Transistor de base metálica tipo "p" eletrodepositado

Abstract

O Transistor de base metálica (TBM) é um tipo especial de transistor idealizado e desenvolvido no início da década de 1960, que possui potencial interesse no desenvolvimento atual de dispositivos spintrônicos. O objetivo principal desta tese é desenvolver e caracterizar um TBM tipo p fabricado inteiramente por eletrodeposição, buscando potenciais aplicações na área de spintrônica. A grande variedade de materiais que vêm sendo fabricados por eletrodeposição aumenta significativamente o interesse no estabelecimento desta técnica como alternativa simples e de baixo custo na preparação de filmes finos de alta qualidade. As propriedades elétricas das camadas eletrodepositadas vêm renovando o interesse da indústria nesta técnica, principalmente para aplicações de alta tecnologia. A estrutura do transistor estudado nesta tese é montada pela eletrodeposição sucessiva de um filme metálico, que pode ser Co ou Cu, na superfície de Si tipo p monocristalino, e de óxido Cu2O na superfície do filme metálico. Esta montagem caracteriza uma estrutura semicondutor - metal - semicondutor devido às propriedades naturais de semicondutor tipo p do Cu2O. As eletrodeposições do óxido semicondutor foram conduzidas potenciostaticamente, promovendo reações eletroquímicas de redução, através de eletrólito com sal de cobre e ácido lático em pH superior a 10, em condições ambientes. As eletrodeposições dos filmes metálicos em Si-p necessitaram da aplicação de luz durante os processos, devido às propriedades de condução do substrato tipo p de Si. Os potenciais de deposição encontrados para a formação da fase Cu2O foram sempre menos negativos que -0,60 V em relação ao eletrodo de referência, caracterizados por baixas taxas de deposição. A estrutura típica de TBM foi caracterizada quanto à composição e a morfologia por espectrometria de retro-espalhamento Rutherford, espectroscopia Raman, difração de raios X e microscopia de força atômica. Os dispositivos foram caracterizados eletricamente através de medidas de curvas de transistor e medidas a dois terminais. Os transistores eletrodepositados apresentaram propriedades dependentes das características da base metálica e do óxido emissor, com ganhos de corrente nas configurações base comum e emissor comum baseados no transporte de buracos através da base metálica. Os altos ganhos de corrente em base comum, aliados com informações obtidas pelas caracterizações morfológicas da base e das medidas elétricas, classificam nestes casos que os dispositivos apresentam um comportamento típico de transistor de base permeável. A investigação das propriedades magnéticas da base demonstrou que a corrente elétrica que atravessa os dispositivos é polarizada em spin, com ganho de corrente dependente da aplicação de campo magnético. Esta propriedade inclui o transistor eletrodepositado no grupo dos dispositivos spintrônicos.